Nature综述：如何让CAR-T疗法驶向未来？(ZT)

marrowstem

1 L: a8 J% D% J4 {; p

+ V, t3 M, X3 ~* A9 K      3月22日，Nature Reviews Clinical Oncology发表了题为“Driving CAR T-cells forward”的综述。文章指出，靶向CD19的CAR-T疗法治疗B细胞恶性肿瘤的早期临床试验结果令人印象深刻，并引发了科学界对这一技术的研究热情。目前，一些正在进行的临床试验也在研究针对血液学和实体恶性肿瘤相关的新靶点。
! v' V4 X' v5 u; m( n
7 S3 O& [$ i4 n7 D; z. y       这一综述中，作者们讨论了能够增加CAR-T细胞疗法抗肿瘤效力和安全性的这些试验和治疗策略。作者们还表示，鉴于这一领域快速发展的现状，他们只讨论目前直接转化应用的研究或者不久将进行临床试验的研究。文章主要包括以下7部分的内容

marrowstem

' Q9 M2 p* b1 ]- }; o5 @$ v) u, L' q! p/ g. ?) k$ \- Q4 t" }+ J
1.        CAR结构的设计特点  `3 i7 V% O- Z
* i% ~, f- k- M0 k
图1：CAR-T-cell design（图片来源：Nature Reviews Clinical Oncology）/ g) g" r' S5 ~" k# o' X% x% V
     CARs包含一个细胞外的抗原识别域和一个细胞内的信号域（图1）。抗原识别域最常由一个scFv组成，通过铰链结构域和/或跨膜结构域固定在细胞上，用于结合肿瘤相关抗原（TAA）。细胞内部分由激活T细胞必需的信号域组成。第一代的CARs通常使用CD3ζ信号链，称为“信号1”（signal 1）。第一代的CAR-T细胞在临床试验中表现出了有限的功效，这可能是由于移植T细胞激活诱导的细胞死亡（activation-induced cell death，AICD），或者缺乏长期的T细胞扩增。) b. a# M& p/ l; m$ l
       第二代的CARs利用第一代的CARs作为一种支柱，增加了一个额外的共刺激信号域，称为“信号2”；因此，相同的受体需传递“信号1”和“信号2”以优化T细胞的激活。第二代靶向CD19的CAR-T细胞包括了CD3ζ和CD28信号，与一代CD19-CAR-T相比，回输到非霍奇金淋巴瘤患者中的持久性和扩增性增强了。在过去的5年中，包含CD28或4-1BB (CD137)共刺激信号域的二代CD19- CAR-T疗法被证明对B-ALL患者临床有效。但是究竟哪一种是最佳的第二信号还有待确定。另一个需要解决的问题是，当比较不同的CAR-T细胞设计时，是否持久性和/或扩增性的阈值对产生有效临床结果是必须的。
: ^9 X. F$ h6 y9 K/ `" |, q       第三代CARs的信号域包含CD3ζ域和两个共刺激域，包括CD28、4-1BB或OX40 (CD134)。临床前研究表明，三代CAR-T细胞比二代CAR-T细胞具有更强的抗肿瘤效力。

marrowstem

2.        靶向CD19的CAR-T疗法临床试验
  Y5 ~5 H; W$ Z! J3 {* t
  G/ S# w4 I/ H# B: g; u* o      CAR-T细胞疗法的临床试验大部分用于治疗CD19阳性的血液学肿瘤，如B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）、慢性淋巴细胞白血病（CLL）、 滤泡性淋巴瘤（FL）、弥漫型大B细胞淋巴瘤（DLBCL）和套细胞淋巴瘤（MCL）。该综述具体介绍了CAR-T疗法治疗这些疾病的临床结果。

marrowstem

7 v. ?2 `" |) E. C% U* `

6 }! z: S# l7 D/ q  b* Y  d3.        血癌中的新靶点
) F9 B1 J5 v2 a8 W( {7 `3 _      
! k8 U3 J( w0 Q( Z5 Z9 D& ~      新的CAR靶点对治疗不表达CD19的血液学恶性肿瘤患者是必须的。此外，一些利用CD19-CAR-T疗法治疗的患者由于CD19阴性肿瘤逃逸突变病情会再次复发。目前，最有潜力的治疗血液学恶性肿瘤的CAR-T细胞靶点包括用于治疗B细胞恶性肿瘤的CD22、CD20、ROR1、Igκ（Immunoglobulin kappa chain），用于治疗Plasma恶性肿瘤的BCMA（B-cell maturation antige）和 CD138，以及用于治疗髓系恶性肿瘤的CD33、CD123 和LeY（Lewis Y antigen）。

marrowstem

+ O- D4 K8 M9 n' I) j0 z
! T% N: j- `" o+ z9 q; K" T' K4.        实体恶性肿瘤的新靶点
' z: ~/ d* K. m# }2 \6 ~0 e5 W9 W. L: k3 Z
       许多科学家正在研究利用CAR-T细胞疗法治疗实体瘤。这些研究需要优先鉴定新的抗原，开发相应的实体瘤临床前模型。该综述中，作者们汇总了即将进行的治疗实体瘤的CAR-T临床试验，涉及的靶点包括PSMA、Mesothelin、FAP、EGFRvIII、EGFR、CEA、CD171、GD2、Glypican 3、HER2及IL-13，涉及的癌症类型包括前列腺癌、间皮瘤、神经胶质瘤、肉瘤等。

marrowstem

# G5 `* T" o5 o' p& z3 [

% b; i: q9 F; e; l5.改善CAR-T细胞的方法
. l$ r$ n+ ^! k; f6 C
. P9 a4 _0 U5 j, J! }/ l图2：Approaches to improve CAR-T-cell therapy
4 W5 Z2 S/ w# [# w       目前，科学家们开发了多种改善CAR-T疗法抗肿瘤效力的途径。这一综述中，作者们汇总了目前正在被转向临床的一些策略（图2）。
' P: T* g( h" \$ y2 e$ V" e4 ?; h; C+ |      1）改装CARs，即将CAR-T细胞进一步修饰，使其能够分泌促炎细胞因子，从而在抑制性的肿瘤微环境中保护CAR-T细胞；其中分泌IL-12的改装CARs在临床上取得了令人鼓舞的成果。
* O2 a& d7 w, a# g! |4 g# i8 t: [      2）双重受体CARs：为了改善CAR-T的持久性，伦敦国王学院的科学家们使工程T细胞表达了两个人工受体，一个用于TAA识别，另一个为T细胞提供细胞因子介导的生长刺激。
  [5 C$ v3 Z) y! q/ u       3）自然杀伤细胞受体CARs：自然杀伤细胞表达的受体与肿瘤细胞和非恶性细胞的不同，这些受体（如NKG2-D）也可用作CARs上的抗原识别域，从而改善T细胞的肿瘤识别能力。9 n# S5 Y( `# J0 B% v, U9 k
      4）联合检查点阻断：CAR-T细胞受制于肿瘤微环境中抑制性的免疫检查点信号，如PD-1配体或CTLA-4配体。这些抑制性受体-配体的相互作用可以通过单克隆抗体阻断，从而解除对T细胞的抑制。
! C8 a3 H& }5 O/ Z       5）改善CAR-T细胞持久性：失败的CAR-T细胞疗法一个潜在的原因是持久性的降低。这是由于机体对CAR衍生的外源多肽的免疫识别，以及随后产生的对工程T细胞的破坏。事实上，这种影响已经在多个临床试验中被注意到。对抗这种免疫介导的破坏的一种途径是耗尽B细胞。' |6 u7 }; }$ U0 v* E
       6）靶向肿瘤血管的CAR-T细胞：CAR-T细胞靶向肿瘤血管的这一方法正被研究用于治疗黑色素瘤和肾癌。肿瘤微环境中血管生成生长因子（如VEGF）的存在以及肿瘤细胞中它们受体的过表达与不良的预后和转移相关。

marrowstem

6.        改善CAR-T细胞疗法的安全性
" Q; E! |, }9 V- p  L9 b( H       与CAR-T疗法相关的严重毒性风险变得越来越明显。该综述从3个方面讨论了在实现最大抗肿瘤效力的情况下平衡这些毒性需要考虑的3方面因素：1）细胞因子释放综合征（CRS）的毒性和相应的管理。CRS的症状包括低血压、发烧和可逆的神经系统并发症，如神经错乱等；2）mRNA介导的CAR瞬时表达（Transient mRNA-mediated CAR expression）。靶向新抗原的CAR-T细胞的安全性最初可借助瞬时的基因改造T细胞来评估；3）消除基因的表达（Expression of elimination genes）。高剂量的Lymphotoxic类固醇能够限制CAR-T细胞介导的毒性，但也会消除CAR-T细胞，对患者的临床结果产生不利影响。这一现状的一个潜在改善策略是表达一个消除基因，使它能够特异性的消除CAR-T细胞。1 A: [% _" z; ~
/ ~: V5 p) k+ d
7.        结论
, c9 a" D6 m5 g0 z3 R0 k, J       许多研究人员正在积极开发CAR-T疗法，以期在其它血液学恶性肿瘤和实体瘤中取得同样成功的结果。这一过程面临的挑战包括，靶抗原的选择、毒性的管理以及免疫抑制肿瘤微环境的调节。这一综述中讨论的临床试验结果希望最终能够为开发更安全、更有效的CAR-T疗法提供指导。

marrowstem

) Z* s! z& |0 S; j& A
" X/ P* v  V4 x* w& Y 为何“癌症免疫疗法”只对部分人有效？ 8 O) h" l- j0 @

" }+ g" O% |0 ~7 v" s8 P  H    上周，笔者分享了Nature Reviews Clinical Oncology上发表的一篇CAR-T疗法相关综述，文章总结了该疗法在研的血液学肿瘤和实体肿瘤相关靶点，讨论了改善这一疗法的6大途径，并强调了在实现最大抗肿瘤效力的情况下平衡安全性需考虑的3方面因素。今天，为大家介绍一篇Cell子刊上发表的免疫检查点阻断疗法相关的最新综述。" E5 S8 t7 R# i% N
       近几年，免疫检查点抑制剂在多种癌症类型中取得了惊人的治疗效果，现已成为最前沿的癌症免疫疗法之一。6月21日，Cell旗下Immunity杂志发表了题为“Resistance Mechanisms to Immune-Checkpoint Blockade in Cancer: Tumor-Intrinsic and -Extrinsic Factors”的综述文章。( l7 @( Y; `' G5 u1 p8 P
        作者们总结了癌细胞自主因素、肿瘤微环境因素以及宿主相关因素如何在癌症治疗时影响免疫检查点阻断疗法，使其呈现出多样化的响应。此外，文章还讨论了免疫系统与宿主微生物群之间的互相关系能够决定癌症治疗响应的新证据。作者们提出了一个概念，即在使用免疫检查点阻断疗法之前或治疗期间调节肠道微生物可优化治疗效果。; M$ _6 Q$ \0 l6 u4 h# C9 m
  @1 [" Y$ Y+ S( X
免疫检查点疗法进展回顾# \+ X' ~3 w0 d" L+ X2 ]7 A
       过去十年中，癌症免疫疗法前所未有的崛起和成功彻底改变了多种恶性肿瘤的临床管理。其中，免疫检查点阻断剂（Immune-Checkpoint Blockers，ICBs）是免疫疗法中最前沿的技术之一。这类疗法在多种组织学肿瘤类型中具有广泛的生物活性，且反应持久。根据目前的临床结果，免疫检查点阻断疗法中最成功的要属靶向CTLA-4和PD-1/PD-L1的药物。9 F2 ?+ A4 f2 T" H9 h
       引言中，作者们回顾了CTLA-4、PD-1/PD-L1抗体的作用机理和发展历程。截止到目前（作者统计时），FDA批准的ICBs共4个，分别为，1）ipilimumab：CTLA-4单抗，用于治疗不可切除或转移性黑色素瘤；2）pembrolizumab：PD-1单抗，用于治疗不可切除的转移性黑色素瘤以及PD-L1阳性晚期转移性非小细胞肺癌；3）nivolumab：PD-1单抗，用于治疗不可切除或转移性黑色素瘤、接受含铂化疗治疗期间或治疗后病情进展的晚期转移性非小细胞肺癌以及晚期（转移性）肾细胞癌；4）atezolizumab：PD-L1抗体，用于治疗对含铂化疗不响应的局部晚期或转移性尿路上皮癌。
0 J( e7 S* j2 I: l0 H1 {0 k       然而，尽管这类抗体对癌症治疗起到了很强的改善作用，但不可忽视的是，大多数患者未能响应ICBs，甚至因为免疫相关不良事件（immune-related adverse events，irAEs）的发生必须停止治疗。对于ICBs来说，虽然一些数据证实了它前所未有的实力，但截止目前的临床数据显示，ipilimumab治疗的患者响应率约为15%；而靶向PD-1/PD-L1的药物治疗的患者响应率很少超过40%，且其中有大量的部分应答。因此，有2个重要的问题需要解决：1）为什么患者响应ICBs会产生一定程度的异质性；2）ICBs如何才能将覆盖范围扩展到多数癌症患者群体中？
0 Z7 I# y) K2 q2 r8 @" s: N9 t' c! \- b/ _1 e- W
为何产生耐药性？
) D! C! j1 R& l6 T# g7 `8 a      作者们认为，从某种程度上来说，通过进一步深入理解和研究肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中的免疫调节机制，这些问题的答案最终会浮出水面。TME中有很多因素能够抑制ICBs的治疗活性，如Treg细胞、髓系来源抑制细胞（MDSCs）以及IDO（indole 2,3-dioxygenase）的活性；同时，一些肿瘤细胞自身因素也会影响ICBs的疗效，包括突变负荷、致瘤信号通路、PD-L1的表达以及MHC-I类分子表达下调等。, l6 x" C: ?  g' a! U/ x/ y

/ V0 L4 P: l- V       事实上，肿瘤内在的因素并不是影响免疫疗法结果的唯一因素（图1）。一些新证据表明，癌症免疫疗法还受到影响免疫系统功能的宿主相关和环境因素的影响。在这一综述中，作者们汇总了这些较少被考虑到的、有可能决定免疫检查点阻断疗法成败的肿瘤外在（tumor-extrinsic）因素。同时，鉴于一些新的发现，他们特别注意到了肠道微生物群的免疫调节潜能。
8 S( l( I6 I7 M       正文中，作者们以大量的文献分别从TME（第一部分）、癌细胞自发机制（第二部分）两方面解释了免疫检测阻断疗法的耐药性。具体来说，TME部分相关的内容包括免疫调节通路、Th1和 Tc1趋化因子分泌的表观遗传沉默以及I型干扰素信号的重要性；癌细胞自发机制部分介绍了致癌信号、突变状态、炎症和代谢线索等内容。& n9 {- h- u; m" R
       第三部分内容介绍了导致不良免疫疗法响应的宿主相关因素，如年龄、HLA分型、遗传多态性、饮食和新陈代谢以及慢性感染背景。第四部分内容中，作者们强调了肠道微生物组对成功的癌症免疫疗法的重要性，分析了肠道微生物组对ICB免疫疗法的影响，并称它们可能与免疫疗法引发的胃肠道毒性相关，未来有希望能够通过进一步研究解决这一问题.
" B. j3 u' n* Y( L       第四部分内容汇总了改善免疫检查点阻断疗法覆盖范围的新途径。一方面，作者们介绍称，可以利用现有的治疗手段帮助扫除免疫疗法的障碍；另一方面，他们再次强调可以通过操纵微生物组扩大ICB的治疗范围；此外，文章还提出了一种称作“Oncomicrobiotics”概念。6 X! V7 M) [) a7 M

! J7 P/ J5 F- g$ f! p' O% E2 Y结论$ ]. c9 f' o2 D9 n. Y
       大量肿瘤或宿主相关的因素通过不同的方式组合决定了ICB抗癌疗法临床响应的异质性。近几年，科学家们通过将ICBs结合各种辅助疗法，改善其持久性、疗效等属性，以期降低这种异质性。其中，有很多途径成功了，尽管通常毒性也会随之增加。值得注意的是，操纵肠道微生物相关的成果极为引人注目。作者们还认为，饮食、益生菌或选择性抗生素的管理以及特殊菌株（oncomicrobiotics）或其产物的补充应该被考虑为一种组合策略，用以支持肠道免疫力，刺激有效的抗癌免疫监视。